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10t/h燃油锅炉改烧水煤浆的设计应用
发布时间：2013-07-07 07:55 来源：未知
引言
水煤浆是由70%的煤粉、30%的水和约1%的添加剂经充分搅拌混合而成的稳定的煤基流体燃料，经过雾化后喷入锅炉内燃烧。水煤浆是以流体状态直接喷雾燃烧，容易控制流量，能像重油那样进行负荷变化、启动、停炉等操作。如果能对燃油锅炉进行水煤浆的改造，使相关能耗指标和环保指标符合要求，那么将能大幅度降低锅炉的运行费用及企业的能源成本。本文中成功的水煤浆改造案例表明了这类改造在实际运行中是可行的。
1、项目背景
2006年，广东工业大学对广州溶剂厂的l台10t/h燃油锅炉实施改烧水煤浆改造。广州溶剂厂的燃油锅炉为典型的WNS型内燃锅炉，炉胆直径小，长度短，比较适合重油燃烧。而水煤浆的火焰特性与燃油有很大不同，火焰长，直径大，在改造中要极大地重视。
此外，由于水煤浆含水量为25%～30%以上，燃烧时需要吸收大量的蒸发热，不仅点火困难，而且如果没有稳定而高温的燃烧环境，大量的水分蒸发和焦炭燃烧所需要的热量得不到及时补充，水煤浆的燃烧将难持续下去。因此，水煤浆的燃烧必须解决好点火和稳定燃烧的问题。同时，水煤浆中有大量的灰分，如果不及时排出，必然会沉积在锅炉的受热面上，形成积灰和结焦，影响锅炉的正常运行。因此，改造锅炉时也要充分考虑这一因素，富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的木屑生物质颗粒燃料。
如果简单地将燃油燃烧器替换为水煤浆燃烧器，必然导致下列问题的产生：
(1)由于水煤浆的火焰直径远大于燃料油，炉胆直径相对较小，水煤浆必然会喷射到炉胆上，发生结焦现象。
(2)由于燃油锅炉没有排灰口，水煤浆中的大量灰分会进入锅炉，附着在锅炉的对流受热面上，导致锅炉出力的大幅度下降，难以满足生产需要。
(3)炉胆容积过小，导致燃烧不完全现象的发生，降低锅炉效率。
因此，不能简单地更换燃烧器而不做其他改动。
2、改造方案
一般燃油锅炉改燃水煤浆锅炉都是从燃油锅炉本身的结构着手，但易受锅炉原有结构的限制，改造很难达到所期望的效果。本文提出的燃油锅炉改烧水煤浆的结构方案是在原有的锅炉本体之前，增加了前置燃烧室、挡火墙、落灰斗，同时采用了新型的水煤浆燃烧器（见图1）。
(1)在燃油锅炉前增加前置燃烧室，可以给水煤浆提供充足的燃烧空间，增加水煤浆燃烧器和受热面。水煤浆在前置燃烧室充分燃尽后，产生的高温烟气再进入原燃油锅炉。
(2)燃烧室受热面由水冷壁组成，并通过连接管和油炉连为一体，形成一种全新的锅炉结构。水冷壁受热后产生部分蒸汽，与原燃油锅炉产生的蒸汽一同供给用户。一方面可以保证前置燃烧室的温度低于灰分熔点，避免了前置燃烧室发生结焦现象；另一方面也解决了燃油锅炉改燃水煤浆后普遍出现的出力下降问题。改造后，由于受热面的增加，弥补因水煤浆中灰分较多而导致的锅炉出力下降问题，实际上锅炉出力不但不会降低，反而会增加。
(3)在前置燃烧室内设有挡火墙，这样做的目的在于增加一股风幕，增强烟气的扰动，并使烟气形成图1中的“之”字形流动，延长烟气在炉内的停留时间，实现水煤浆充分燃烧，提高锅炉效率。
(4)在前置燃烧室底部安装有落灰斗，可以使水煤浆中的大部分灰渣由落灰斗排出锅炉，以免粘附到受热面上，影响锅炉出力，同时减少对锅炉管的磨损，延长锅炉使用寿命。
(5)前置燃烧室采用新型的水煤浆燃烧器。燃烧器采用水煤浆、轻油两用整体结构，启动时由轻油点火、助燃，使水煤浆在短时间内稳定燃烧。水煤浆喷枪采用多级碰撞和切线旋流多重雾化，混合均匀，保证雾化效果。
3、效益分析
采用该水煤浆改造技术后，整个系统运行正常，工作稳定，达到了预期的设计效果，取得了水煤浆代油节能技术的成功。
(1)锅炉效率。
燃尽率：大于99%；热效率：89. 05%。经广州市能源检测研究院的测试，该锅炉的平均效率为89.05%，高出设计指标0.05个百分点，高出同类锅炉3个百分点左右。
(2)节能效果对比（见表1）。
从表I不难看出，燃水煤浆平均每吨蒸汽的燃料费用比重油少128.8元，降低47, 2qo。溶剂厂2007年节约运行费用500万元，节能效益十分显著。投资约100万元，3个月可以回收全部成本。
(3)环保排放比较（见表2）。
水煤浆的气体排放完全满足国家环保要求，尤其是硫氧化物的排放量远低于重油，值得大力推广应用。
4、结论
本次用水煤浆悬浮高效洁净燃烧技术对燃油锅炉的改造取得了很好的效果。改造中对锅炉本体改动较少，保留了原有的锅炉钢结构；改造后锅炉蒸发量达到了同类改造的较高水平，而且运行稳定，操作简单可靠。总之，应用该技术对类似的油炉改造具有良好的效益，符合国家的突出能源节约及环境保护效益以实现环境、资源与发展和谐统一的能源政策，有很大的推广价值。
实践表明，水煤浆锅炉热效率高，节能效果明显。水煤浆含硫等污染成分低，配备合理的除尘系统，其烟气排放完全可以满足国家相应规定的要求。水煤浆锅炉的应用符合我国的燃料政策，是以煤代油、节能减排的一个有效途径。水煤浆锅炉系统较为复杂，配套设备较多，设备投资大是该锅炉推广应用的一个瓶颈。但分析实际工程项目运行结果，与燃重油或天然气锅炉相比，水煤浆锅炉所节约的运行成本，一般只要连续运行半年到一年，就可以收还水煤浆锅炉建设的全部投资。
